JP7429490B2 - 有機膜形成装置、および有機膜の製造方法 - Google Patents
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Description
図3は、本実施の形態に係る有機膜形成装置1を例示するための模式断面図である。
なお、図1中のX方向、Y方向、およびZ方向は、互いに直交する三方向を表している。本明細書における上下方向は、Z方向とすることができる。また、煩雑となるのを避けるために、図3は、チャンバ10の内部に設けられる要素などを省略して描いている。
基板は、例えば、ガラス基板や半導体ウェーハなどとすることができる。ただし、基板は、例示をしたものに限定されるわけではない。
溶液は、例えば、有機材料と溶剤を含んでいる。有機材料は、溶剤により溶解が可能なものであれば特に限定はない。溶液は、例えば、ポリアミド酸を含むワニスなどとすることができる。ただし、溶液は、例示をしたものに限定されるわけではない。また、液体が仮焼成されて半硬化状態(流れない状態)も含む。
チャンバ10は、本体10a、扉13および蓋15を有する。
第1の排気部21は、例えば、チャンバ10の底面に設けられた排気口17に接続されている。
第1の排気部21は、例えば、排気ポンプ21aと、圧力制御部21bとを有する。
排気ポンプ21aは、大気圧から所定の圧力まで粗引き排気を行う排気ポンプとすることができる。そのため、排気ポンプ21aは、後述する排気ポンプ22aよりも排気量が多い。排気ポンプ21aは、例えば、ドライ真空ポンプなどとすることができる。
第2の排気部22は、例えば、排気ポンプ22aと、圧力制御部22bを有する。
排気ポンプ22aは、排気ポンプ21aによる粗引き排気の後、さらに低い所定の圧力まで排気を行う。排気ポンプ22aは、例えば、高真空の分子流領域まで排気可能な排気能力を有する。例えば、排気ポンプ22aは、ターボ分子ポンプ(TMP:Turbo Molecular Pump)などとすることができる。
処理部30の内部には、処理領域30aおよび処理領域30bが設けられている。処理領域30a、30bは、ワーク100に処理を施す空間となる。ワーク100は、処理領域30a、30bの内部に支持される。処理領域30bは、処理領域30aの上方に設けられている。なお、2つの処理領域が設けられる場合を例示したが、これに限定されるわけではない。1つの処理領域のみが設けられるようにすることもできるし、3つ以上の処理領域が設けられるようにすることもできる。本実施の形態においては、一例として、2つの処理領域が設けられる場合を例示するが、1つの処理領域、および、3つ以上の処理領域が設けられる場合も同様に考えることができる。
例えば、処理領域30aに支持されたワーク100の下面(裏面)は、処理領域30aの下部に設けられた加熱部32により加熱される。処理領域30aに支持されたワーク100の上面(表面)は、処理領域30aと処理領域30bとにより兼用される加熱部32により加熱される。
ヒータ32aは、棒状を呈し、一対のホルダ32bの間をY方向に延びている。複数のヒータ32aは、X方向に並べて設けることができる。複数のヒータ32aは、例えば、等間隔に設けることができる。ヒータ32aは、例えば、シーズヒータ、遠赤外線ヒータ、遠赤外線ランプ、セラミックヒータ、カートリッジヒータなどとすることができる。また、各種ヒータを石英カバーで覆うこともできる。
また、ヒータ32aは、例示をしたものに限定されるわけではない。例えば、ヒータ32aは、放射による熱エネルギーを利用するものであればよい。
複数の支持部33の材料には特に限定はないが、耐熱性と耐食性を有する材料とすることが好ましい。複数の支持部33の材料は、例えば、ステンレスなどとすることができる。
つまり、冷却部40は、ワーク100を、間接的および直接的に冷却することができる。
まず、第1のガス供給経路40aについて説明する。第1のガス供給経路40aは、後述する冷却工程において、加熱部32が設けられた領域に冷却ガスG1を供給する。第1のガス供給経路40aは、ノズル41、ガス源42、ガス制御部43および切替バルブ54を有する。
冷却ガスG1の温度は、例えば、室温(例えば、25℃)以下とすることができる。
冷却ガスG2の温度は、例えば、室温(例えば、25℃)とすることができる。
図2は、ワーク100の処理工程を例示するためのグラフである。
図2に示すように、有機膜の形成工程は、ワークの搬入工程と、昇温工程と、加熱処理工程と、冷却工程、ワークの搬出工程とを含む。
加熱処理工程(1)は、例えば、第1の温度でワーク100を所定時間加熱し、溶液に含まれている水分やガスなどを排出させる工程とすることができる。第1の温度は、例えば、100℃~200℃とすればよい。
本発明者らは、さらに鋭意研究した結果、ノズル41と切替バルブ54とを接続する配管(共用部)内に冷却工程で使用した冷却ガスG2が残留していることを突き止めた。
また、処理済みのワーク100の次に加熱処理工程(2)が行われたワーク100の冷却工程を開始する際に、共用部内に残留した冷却ガスG2がチャンバ10内に供給され、250℃以上のワーク100と接触することを防止することができる。
なお、本発明者らの得た知見によれば、チャンバ10内の酸素濃度が100ppm程度にまで下がれば、酸化反応を抑制することができる。この場合、酸素濃度が100ppmとなるチャンバ10の内圧は100Pa程度である。したがって、チャンバ10の内圧を1Pa未満まで減圧後、チャンバ10の内圧が100Pa以上とならないように冷却ガスG1を供給することが好ましい。冷却ガスG1の供給を行い、チャンバ10内の酸素濃度を酸素濃度計21cで検出する。酸素濃度が閾値以下となったら、ヒータ32aに電力を印加する。このようにすることで、有機膜の品質への悪影響を確実に抑制することができる。この場合、閾値は、0.1ppm~100ppmの範囲内の値である。
冷却部40は、切替バルブ54に代えて、2つのバルブ54a(第1のバルブの一例に相当する。)を有する。2つのバルブを有することで、2つの異なるガスをチャンバ10の内部に同時に供給することができる。そのため、チャンバ10の内部に供給できる冷却ガスの流量を増加させることができ、冷却工程の時間を短縮することができる。この場合、冷却ガスG1の供給量を冷却ガスG2の供給量よりも多くすることが好ましい。
図5に示すように、有機膜形成装置1bは、もう一つの冷却部140(第2の冷却部の一例に相当する。)をさらに有することができる。
冷却部140は、冷却部40同様、加熱部32が設けられた領域に冷却ガスG1を供給する第1の供給経路、加熱部32が設けられた領域に冷却ガスG2を供給する第2の供給経路および共用部を有する。冷却部140は、ノズル41に変えてノズル141を有する点で冷却部40と相違する。
ノズル141は、処理領域30a、30bの内部に少なくとも1つ設けることができる。ノズル141は、例えば、蓋15およびカバー36を貫通し、側部均熱板34dやフレーム31などに取り付けることができる。本実施形態では、ワーク100の裏面に冷却ガスを供給できる位置にノズル141が取り付けられる。また、ノズル141は、X方向に複数個設けることができる。あるいは、ノズル141は、先端が閉塞された筒状とすることができる。そして、ノズル141の側面に複数の孔が設けられ、チャンバ10の側面か
ら挿入されるようにしてもよい。
つまり、ワーク100の温度が閾値(200℃)を超え酸素と反応しやすい状況であるときには、酸素ガスを含まない(あるいは酸素濃度が有機膜の品質に悪影響を及ぼさない程度である)冷却ガスG1によってワーク100を冷却することによりワーク100の酸化を防ぎながらワーク100を冷却することができる。一方、ワーク100の温度が閾値以下であり酸素と反応しにくい状況にあるときには、酸素を含む冷却ガスG2によってワーク100を冷却することにより、コストを低減しながらワーク100を冷却することができるとともに、ワーク100を搬出時の酸欠を防ぐことができる。なお冷却ガスG2に含まれる酸素ガスは、N2や希ガスによる酸欠のおそれを抑制するのに十分な量であり、酸素中毒を起こすことのない濃度となる量であることが望ましい。
図1に例示をした有機膜形成装置には、切替バルブ54が設けられていた。しかしながら、図7に示すように、切替バルブ54を設けずに、開閉バルブ541を、第1のガス供給経路40aと第2のガス供給経路40bとの共用部に設け、開閉バルブ543を第2のガス供給経路40bに設けるようにしても良い。
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
例えば、有機膜形成装置1の形状、寸法、配置などは、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
例えば、切替バルブ54とバルブ54bを組み合わせて用いてもよい。
Claims (4)
- 排気部により排気され、大気圧よりも低い所定圧力以下となったチャンバ内に支持されるワークを加熱処理した後に、加熱された前記ワークを冷却する工程を、順次前記ワークを搬入/搬出して連続的に実行する有機膜形成装置において、
前記ワークは、基板と、前記基板の上面に塗布された有機材料と溶媒とを含む溶液と、
を有し、
前記チャンバ内に支持された前記ワークに対向して設けられ、前記ワークを加熱する加熱部と、
前記加熱部に対して冷却ガスを供給する冷却部と、
前記加熱部、前記排気部および前記冷却部を制御するコントローラと、
を備え、
前記冷却部は、
酸素を含まない第1の冷却ガスを前記加熱部の内部に供給する第1のガス供給経路と、
酸素を含む第2の冷却ガスを前記加熱部の内部に供給する第2のガス供給経路と、
前記第1のガス供給経路および前記第2のガス供給経路が共用する共用部と、
前記第1のガス供給経路によって供給される前記第1の冷却ガスと前記第2のガス供給経路によって供給される前記第2の冷却ガスとを選択的に前記共用部に供給する第1のバルブと、
を有し、
前記コントローラは、
前記排気部により前記チャンバの内圧を前記所定圧力以下とするよう制御し、
前記チャンバの内圧が前記所定圧力以下となった後に、前記加熱部により前記ワークを閾値より高い温度である所定温度に加熱されるよう前記加熱部を制御し、
前記加熱部による加熱処理が完了した後、前記ワークが前記閾値より高い温度の場合、前記第1の冷却ガスを前記加熱部に供給するように前記第1のバルブを制御し、
前記第1の冷却ガスの供給によって前記ワークが前記閾値以下の温度となった場合、前記第2の冷却ガスを前記加熱部に供給するように前記第1のバルブを制御し、
前記チャンバの内圧が前記第1の冷却ガスおよび前記第2の冷却ガスの供給によって大気圧に戻った後に、前記チャンバから処理の完了した前記ワークを搬出することを開始してから、次に処理が行われるワークを前記チャンバに搬入し、次に処理が行われる前記ワークが前記加熱部によって昇温されるまでの間に、前記第1の冷却ガスを前記チャンバ内に供給するように前記第1のバルブを制御する有機膜形成装置。 - 前記チャンバ内の酸素濃度を検出する酸素濃度計をさらに備え、
前記コントローラは、
前記ワークを前記チャンバ内に搬入後、前記チャンバ内を減圧し、
減圧された前記チャンバ内に前記第1の冷却ガスを供給し、
前記チャンバ内の酸素濃度を前記酸素濃度計で検出し、
検出した前記チャンバ内の酸素濃度の値が、閾値以下となってから前記加熱部に電力を供給する請求項1に記載の有機膜形成装置。 - 前記冷却部は、前記共用部に、前記加熱部に供給する前記冷却ガスの供給と停止を制御する第2のバルブをさらに有する請求項1または請求項2に記載の有機膜形成装置。
- 基板と前記基板の上面に塗布された有機材料と溶媒とを含む溶液とを有するワークに対する処理を順次前記ワークを搬入/搬出して連続的に実行する有機膜の製造方法において、
前記ワークを大気圧よりも減圧された所定圧力以下の雰囲気を維持可能なチャンバ内に搬入するワーク搬入工程と、
大気圧よりも減圧された前記所定圧力以下の雰囲気において、前記ワークを加熱する工程と、
前記加熱を行うことで有機膜が形成されたワークを冷却する工程と、
前記有機膜が形成された前記ワークを搬出する工程と、
を備え、
前記ワークを加熱する工程においては、前記チャンバの内圧が前記所定圧力以下となった後に前記ワークに対向して設けられた加熱部により前記ワークが閾値よりも高い所定温度に加熱され、
前記ワークを冷却する工程において、
前記加熱部による加熱処理が完了した後、前記ワークが前記閾値より高い温度の場合には、前記加熱部に酸素を含まない第1の冷却ガスを供給し、
前記第1の冷却ガスの供給によって前記ワークが前記閾値以下の温度となった場合には、前記加熱部に酸素を含む第2の冷却ガスを供給し、
前記チャンバの内圧が前記第1の冷却ガスおよび前記第2の冷却ガスの供給によって前記チャンバの内圧が大気圧に戻った後に、前記ワークを搬出する工程を実行し、前記ワークを搬出する工程から、前記ワーク搬入工程までの間において、前記第1の冷却ガスを前記チャンバ内に供給する有機膜の製造方法。
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